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1西安工业大学学科综合实验（实验论文）题目：聚乙烯醇缩甲醛改性白乳胶的制备作者：石萧红080307127学科专业：高分子材料与工程指导教师：侯永刚2011年12月2聚乙烯醇缩甲醛改性白乳胶的制备摘要白乳胶不耐热、易蠕变，在湿热条件下粘接强度大幅度下降，耐水性差，粘接物在室温浸泡一定时间后就会失去粘接强度、自然开裂，尤其是抗冻性差，这对白乳胶在冬季的贮存，运输和使用带来不便。这些缺陷使得其应用受到一定限制。一不小心，还会造成损失。为此国内外同行们对白乳胶的防冻性进行了大量的研究工作。本文采用聚乙烯醇缩甲醛来提高白乳胶粘接性能并改善其抗冻融性。同时通过大量的实验检测其固含量以及采用冻融循环并用NDJ-1旋转粘度计测其冻融前后的粘度变化，从而得出对白乳胶性能的影响因素，以及如何改善其性能等等。关键词：白乳胶；聚乙烯醇缩甲醛；；改性；抗冻融性；固含量；粘度3目录摘要……………………………………………………………………………………………………2第一章绪论……………………………………………………………………………………………11.传统白乳胶的研究及应用……………………………………………………………………………11.1.1白乳胶的制备方法…………………………………………………………………………………11.1.2白乳胶的优势与不足………………………………………………………………………………21.2改性白乳胶的研究及应用…………………………………………………………………………21.2.1白乳胶的改性方法研究……………………………………………………………………………21.2.2改性白乳胶的应用…………………………………………………………………………………21.3本实验的思路…………………………………………………………………………………………3第二章实验部分讨论2.1主要试剂及仪器……………………………………………………………………………………32.2制备步骤……………………………………………………………………………………………42.3性能测试…………………………………………………………………………………………52.3.1粘度………………………………………………………………………………………………62.3.2固含量………………………………………………………………………………………………72.3.3抗冻性……………………………………………………………………………………………7第三章实验数据记录…………………………………………………………………………7…第四章结果与讨论4.1不同醇解度PVA的对白乳胶性能的影响………………………………………………………104.1.1对粘度的影响…………………………………………………………………………………104.1.2对固含量的影响…………………………………………………………………………………114.1.3对抗冻性的影响………………………………………………………………………………114.2VAc用量对白乳胶性能的影响………………………………………………………………114.2.1对粘度的影响……………………………………………………………………………………114.2.2对固含量的影响………………………………………………………………………………124.2.3对抗冻性的影响…………………………………………………………………………………12第五章结论………………………………………………………………………………………12参考文献………………………………………………………………………………………………131第一章绪论1.1传统白乳胶的研究及应用1.1.1白乳胶的制备方法（1）验装置如下图，三口烧瓶中装好搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和温度计。根据配方准确量取各种试剂。首先加入5.0g聚乙烯醇和90ml去离子水。开动搅拌，加热水浴，使温度升至80˚C，将聚乙烯醇完全溶解。（2）降温至68-70˚C，依次加入1g十二烷基磺酸钠、5ml的OP-10、2.5ml引发剂和21.4ml醋酸乙烯。反应30min后，加入另一半引发剂，并开始滴加剩余单体42.8ml.滴加速度控制在30-40滴/min，滴加时注意控制反应温度不变。（3）单体滴加完后，继续反应0.5h，再加入5.0ml邻苯二甲酸二丁酯，搅拌20min.（4）将反应体系降至室温，出料。A：三口瓶B：温度计C：搅拌马达D：搅拌器E：滴液漏斗F：回流冷凝管G：加热水浴H：水浴装置21.1.2白乳胶的优势与不足白乳胶是20世纪50年代为弥补动物胶的不足而发展起来的一种水基乳液胶。我国白乳胶的消费量现在仅次于脲醛树脂而居第二位,而且在逐年增长。白乳胶是目前用途最广，用量最大的粘合剂品种之一，广泛用于木材加工、建筑装饰、印刷品装订、皮革、纺织、涂料等行业。传统白乳胶大多以醋酸乙烯为主要原料，并且种类繁多。聚醋酸乙烯酯胶粘剂是由聚醋酸乙烯酯单体经聚合反应而得到的一种热塑性胶粘剂，在全世界乳液聚合物产品中，醋酸乙烯酯均聚及共聚乳液占50％以上，聚醋酸乙烯酯乳液是胶粘剂中仅次于酚醛树脂的十大品种之一，聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂是美国在1945年为弥补动物胶的不足而发展起来的，主要用于木质品加工。由于聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂的性质优于动物胶，因此在家具工业中已取代了动物胶，同时应用范围也日益扩大。但白乳胶在生产和应用过程中存在着一个致命的缺点，即抗冻性差，在4度以下就会出现冻凝或分层变质，以致厂家无法生产或使用。1.2改性白乳胶的研究及应用1.2.1白乳胶的改性方法研究白乳胶具有粘合范围广、粘接速度较快的特点,但其耐水性、耐冻性不太理想。为了提高其粘接性能并改善其耐寒和耐水性能,国内外研究者做了不少工作:（1）采用加酸法,使乳液的pH值由6降至2~3,其皮膜的耐水性明显提高;（2）用PVA作PVAc乳液的胶体保护剂,使其粒子稳定性提高,采用脲醛树脂交联PVA,或加酸性金属盐,如硝酸铝、氯化铝使其耐水性提高;（3）采用磷酸三丁酯增塑使其户外性能得到改善;（4）外加交联化合物,如甲醛、高价金属盐、环氧树脂、甲基二异氰酸酯(TDI)等,可得到耐寒、耐热和耐水性较好的乳液胶黏剂,但加入后要及时用完。（5）用淀粉对聚乙烯醇缩甲醛进行改性,制得了一种新型胶粘剂.讨论了尿素用量、酸的浓度、pH值、缩合温度、淀粉用量、固含量对胶粘剂粘度的影响.该胶粘剂适用于煤堆及垃圾的覆盖,它具有初粘性强、耐水性好、储存稳定、制备和使用简便等优点.（6）聚乙烯醇缩甲醛泡沫为基体,以竹碳粉为吸附填料,采用手工发泡,制备了不同竹炭含量的聚乙烯醇缩甲醛泡沫复合材料。此复合材料既有聚乙烯醇缩甲醛相对密度小,比强度高的优良特性,又具有较强的吸附性能,可做污水处理系统中新型高效微生物载体3（7）采用丙烯酸异辛酯、丙烯腈、N-羟甲基丙烯酰胺作为醋酸乙烯酯的共聚单体,通过种子乳液聚合的方法制备得到改性聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂。通过剥离强度、拉伸强度、断裂伸长率和耐水性等性能测试,发现改性聚醋酸乙烯酯的性能得到极大地提高,并且其平均粒径适中,粒径分布较窄,可以满足更高要求的应用需求。1.2.2改性白乳胶的应用新产品新技术不断涌现，应用领域不断扩大。这些产品都具有许多不同的优异性能,不仅提高了产品档次,而且满足了不同的需要,应用领域已扩展到了建筑、建材、涂料、纺织、织物加工、纸加工、皮革、胶粘剂、书籍无线装订、包装和木材加工等行业。1.3本实验的思路PVAc乳液在低温环境下易发生凝胶变质而失去使用价值.影响PVAc乳液冻融稳定性的因素很多,包括乳液自身的特性,保护胶体的性质,各种添加剂等,其中保护胶体是一种重要因素.在PVAc乳液体系中,保护胶体一部分吸附或结合在乳液颗粒表面形成具有空间位阻效应的保护层(水合层)而起到稳定作用,一部分游离在水相中.因此,除了保护胶体水溶液的稳定性对乳液冻融稳定性有影响外,加强保护层与PVAc聚合物粒子间的相互作用应能提高乳液的冻融稳定性.完全醇解型聚乙烯醇和部分醇解型聚乙烯醇保护胶体的性能以及它们与醋酸乙烯酯的接枝反应已有许多研究.接枝率高保护效果较好.有报道以缩醛化改性PVA为保护胶体制备抗冻融PVAc乳液,工作主要集中于应用,对冻融稳定机理的研究还很缺乏.尤其是关于PVA缩甲醛化后,其保护胶体性能,如表面张力、乳化性能、与VAc的接枝能力等发生何种变化,这种变化对PVAc乳液的冻融稳定性影响如何等尚缺乏系统的研究.本文研究PVA和聚乙烯醇缩甲醛(PVAF)的水溶液性质,以及这些性质同PVAc乳液冻融稳定性之间的关系,探讨以PVAF为保护胶体的PVAc乳液冻融稳定改性机理以及影响因素。二、实验部分2.1主要试剂及仪器4实验试剂实验仪器2.2实验步骤：2.2.1聚乙烯醇缩甲醛的制备2,.2.1.1在250ml三口烧瓶中加入90ml去离子水和17gPVA,在搅拌下升温溶解。2.2.1.2升温到90度，待PVA全部溶解后，降温至85度左右加人3ml甲醛搅拌15分钟，滴加1:4的盐酸溶液，控制反应体系PH值至1-3，保持反应温度90度左右。2.2.2.3继续搅拌，反应体系逐步变稠。当体系中出现气泡或有絮状物产生时，立即迅速加入1.5ml8%的NAOH溶液，调节PH值至8-9，冷却、出料，所得的无色透明粘稠液体。2..2.2聚乙烯醇缩甲醛的改性将制备好的聚乙烯醇缩甲醛加到有回流冷凝器、搅拌器的反应釜中，再加入乳化剂OP-102ml和水30ml，开动搅拌器，使之混合均匀。然后加入占总量15%的醋酸乙烯酯和占总量40%的引发剂。加热升温，当温度升到66度时，出现回流。用温度控制回流速度，待回流基本失后，升温到80度左右，以每小时加入占醋酸乙烯酯总量10%的速原料组成原料组成聚乙烯醇醋酸乙烯酯甲醛盐酸氢氧化钠OP-1014g7ml3.5ml2ml0.5g(4ml)1-2ml过硫酸钾尿素乙二醇DBP蒸馏水0.28g(5ml)0.28g(5ml)4ml3ml92ml三口烧瓶（500ml）1个数显恒温水浴一套（HH-1）上海浦东物理光学仪器厂制造回流冷凝管1支强力电动搅拌机（JB90-D）上海标本模型厂制造温度计1支滴液漏斗（100ml）1只量筒（100ml）2个量筒（10ml）1个5度连续滴加醋酸乙烯酯，同时以每小时占引发剂总量的4-5%的速度加入过硫酸钾溶液。控制在3小时左右加完醋酸乙烯酯，全部加完之后，再加入余下的引发剂，升温至90-95度，保温半小时。最后，冷却到50度以下，加入预先配好的10%碳酸氢钠水溶液及邻苯二甲酸二丁酯，搅拌均匀后，出料。实验装置图2.3性能测试2.3.1粘度6采用NDJ-1旋转粘度计对样品的粘度进行测试。主要技术指标（1）测定范围：10~100000mPa•s（2）转子规格：1、2、3、4号四种转子（3）转速：6转/分、12转/分、30转/分、60转/分（4）量误差：±5%（5）电源：220V50Hz（6）外形尺寸：300×300×450(mm)（7）净重：1.5kg（不包括支架）同步电机刻度圆盘指针游丝被测液体转子NDJ-1旋转粘度计示意图量程、系数及转子、转速的选择：a.先大约估计被测液体的粘度范围，然后根据量程表选择适当的转子和转速；如测定约3000mPa•s左右的液体时可选用下列组合：2号转子——6转/分或3号转子——30转/分b.当估计不出被测液体的大致粘度时，应假定为较高的粘度，试用由小到大的转子和由慢到快的转速。原则是高粘度的液体选用小转子（转子号高），慢速度；低粘度的液体选用大转子（转子号低），快转速。c.系数：测定时指针在刻度盘上指示的读数必须乘上系数表上的特定系数才为测得的粘度（mPa•s）。即：η=K•α式中η=粘度7K=系数α=指针所指读数（偏转量）d.频率误差的修正：当使用电源频率不准时，可按下列公式修正：实际粘度=指示粘度×名义频率/实际频率e.系数表系转速数转子60301261125102510255032040100200410020050010002.3.2固含量先将